一种风柴储微网频率控制方法技术

本发明专利技术公开了一种风柴储微网频率控制方法，首先进行功率预测得到预测周期内每秒的负荷预测值和风力发电功率预测值，根据预测值对风力发电机和柴油发电机进行功率分配得到设定功率值，以设定功率值和实时输出功率值的差值为输入，功率调整量为输出，采用模糊控制策略得到功率调整量；并采用自抗扰控制器，以实时频率相对于额定频率的偏移值Δfref＝0为设定值，利用扩展状态观测器观测扰动对于频率波动的影响，并对其进行实时补偿，使风柴储微网的频率稳定在额定频率值附近。本发明专利技术利用预测信息，提前安排风机和柴油机的发电计划，并且利用自抗扰控制器进行储能电池的实时频率控制，提高了系统频率的抗干扰能力和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风柴储微网控制
，更为具体地讲，涉及一种风柴储微网频率 控制方法。
技术介绍
由于偏远地区修建常规集中电网造价太高，无法依赖大电网来供电，因此需要采 用其他方式供电。最初偏远地区的供电系统主要是利用柴油发电机来供电的，但是其成本 高，并且会对环境造成很严重的污染。近年来，从经济与环境保护角度考虑，引入了风能等 可再生能源发电。但风能具有随机性和间歇性的特点，为了补偿风力发电输出功率的波动， 在风柴系统中引入了储能电池，用来提高风柴混合发电系统的供电可靠性，风柴储微网结 构应运而生。 频率稳定反映了风柴储微网中有功功率供需平衡的基本状态，是风柴储微网安全 稳定运行的重要因素。一方面，由于负荷的不可预测性和风力发电等可再生能源发电的波 动性和间歇性，使得微网孤岛运行时很容易出现有功功率的供需不平衡，导致微网频率波 动，使得微网孤岛运行时的频率控制更加困难；另一方面，由于大量电力电子接口的引入， 造成微网系统的惯性很弱，使得扰动发生后系统频率快速频繁地变化，严重的情况甚至会 导致系统解列。 考虑到储能电池的响应速度快，而柴油发电机响应速度慢，风能波动性和间歇性 强难控制等现实情况，目前，微网频率控制方法大部分都是主要依靠储能电池来控制的，对 储能电池的要求会比较高，而相应的成本也会增加。同时，传统的下垂控制策略中，下垂控 制系数整定困难，并且存在抗干扰能力差、有静差、和响应速度与超调之间相互矛盾的问 题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供，利 用负荷和风电预测信息，提前安排风力发电机和柴油发电机的发电计划，减小了由于柴油 发电机响应速度慢而导致的系统频率波动，并且将自抗扰控制器用于储能电池的实时频率 控制，提1? 了系统频率的抗干扰能力和鲁棒性。 为实现上述专利技术目的，本专利技术风柴储微网频率控制方法包括以下步骤： S1 :对风柴储微网未来一段时间内的负荷和风力发电功率进行预测，得到负荷预 测值和风力发电功率预测值，并采用插值方法，得到预测周期内每秒的负荷预测值1\_^和 风力发电功率预测值P w ; S2 :根据预测值对风力发电系统和柴油发电机进行功率分配： 当< Pw 时，分配给风力发电机的设定功率值为Pw = Pt ，分配给柴油 发电机的设定功率值为Pd_Mf = 〇 ; 当彡pw_PM时，分配给风力发电机的设定功率值为pw_Mf = pw_PM，分配给柴油 发电机的设定功率值为Pd_Mf = p^e-pwjm ; S3 :在风柴储微网运行过程中，将柴油发电机的功率偏差APd和风力发电机的功 率偏差APdt为输入，其中APd = Pd_Mf-Pd，Pd为柴油发电机的实时输出功率值，AP W = Pw Mf-Pw，pw为风力发电机的实时输出功率值，将分配给风力发电机的设定功率值Pw 的功 率调整量ΛΡ作为输出，采用模糊控制策略得到功率调整量ΛΡ，对设定功率值进行修正， 风力发电系统修正的设定功率值为=恳__ +ΔΡ，柴油发电机修正的设定功率值为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风柴储微网频率控制方法，其特征在于包括以下步骤：S1：对风柴储微网未来一段时间内的负荷和风力发电功率进行预测，得到负荷预测值和风力发电功率预测值，并采用插值方法，得到预测周期内每秒的负荷预测值PL_pre和风力发电功率预测值Pw_pre；S2：根据预测值对风力发电系统和柴油发电机进行功率分配：当PL_pre＜Pw_pre时，分配给风力发电机的设定功率值为Pw_ref＝PL_pre，分配给柴油发电机的设定功率值为Pd_ref＝0；当PL_pre≥Pw_pre时，分配给风力发电机的设定功率值为Pw_ref＝Pw_pre，分配给柴油发电机的设定功率值为Pd_ref＝PL_pre‑Pw_pre；S3：在风柴储微网运行过程中，将柴油发电机的功率偏差ΔPd和风力发电机的功率偏差ΔPw作为输入，其中ΔPd＝Pd_ref‑Pd，Pd为柴油发电机的实时输出功率值，ΔPw＝Pw_ref‑Pw，Pw为风力发电机的实时输出功率值，将分配给风力发电机的设定功率值Pw_ref的功率调整量ΔP作为输出，采用模糊控制策略得到功率调整量ΔP，对设定功率值进行修正，风力发电系统修正的设定功率值为P^w_ref=Pw_ref+ΔP,]]>柴油发电机修正的设定功率值为P^d_ref=Pd_ref-ΔP;]]>S4：采用二阶自抗扰控制器对储能电池的充放电功率进行实时控制，二阶自抗扰控制器中，微分控制器的输入量为频率偏差设定值Δfref＝0，频率偏差为风柴储微网实时频率值和额定频率值的差值，扩张状态观测器的输入量为系统当前的频率偏差值Δf，以及反馈的储能电池的功率调节值ΔPf，输出为储能电池的功率调节值ΔPf；将储能电池等效为一阶惯性环节1/(1+Tbs)，其中Tb是时间常数，s表示拉普拉斯变换的复变量，风力发电机和柴油发电机等效为1/(Ms+D)，其中M为等效惯性时间常数，D为负荷集中影响的阻尼常数，控制对象的状态空间表达式为：x·1=1M(-Dx1+x2)x·2=-1Tbu]]>其中，状态变量x＝[x1,x2]＝[Δf,Pb]，分别表示x1和x2的导数，Pb表示当前系统的充放电功率，输出y＝x1，控制量u＝ΔPf。...

【技术特征摘要】
1. 一种风柴储微网频率控制方法，其特征在于包括以下步骤： 51 :对风柴储微网未来一段时间内的负荷和风力发电功率进行预测，得到负荷预测值 和风力发电功率预测值，并采用插值方法，得到预测周期内每秒的负荷预测值和风力 发电功率预测 52 :根据预测值对风力发电系统和柴油发电机进行功率分配： 当< PW_PM时，分配给风力发电机的设定功率值为= ，分配给柴油发电 机的设定功率值为Pd_Mf = 0 ; 当> PWPM时，分配给风力发电机的设定功率值为= ，分配给柴油发电 机的设定功率值为Pd_ ref ^L_pre ^w_pre ? 53 :在风柴储微网运行过程中，将柴油发电机的功率偏差APd和风力发电机的功率 偏差为输入，其中AP d = Pd_Mf_Pd，Pd为柴油发电机的实时输出功率值，AP W = PW_ Mf-pw，Pw为风力发电机的实时输出功率值，将分配给风力发电机的设定功率值P W Mf的功 率调整量ΛΡ作为输出，采用模糊控制策略得到功率调整量ΛΡ，对设定功率值进行修正， 风力发电系统修正的设定功率值为之_,+Δ/5,柴油发电机修正的设定功率值为54 :采用二阶自抗扰控制器对储能电池的充放电功率进行实时控制，二阶自抗扰控制 器中，微分控制器的输入量为频率偏差设定值Af ref = 〇,频率偏差为风柴储微网实时频率 值和额定频率值的差值，扩张状态观测器的输入量为系统当前的频率偏差值△ f，以及反馈 的储能电池的功率调节值APf，输出为储能电池的功率调节值ΛΡ?; 将储能电池等效为一阶惯性环节1A1+Tbs)，其中Tb是时间常数，s表示拉普拉斯变换 的复变量，风力发电机和柴油发电机等效为IAMs+D)，其中Μ为等效惯性时间常数，D为负 荷集中影响的阻尼常数，控制对象的状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭超，邹见效，徐红兵，辛晓帅，吴佳，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51